新工科形势下物联网专业通信类课程改革与实践

高莉

摘要：随着我国特色社会主义的发展，教育部对教育工作者的教学目标与任务有了更高的要求。随着我国经济发展结构调整和转型升级，“移动互联网+”、大数据、云计算、虚拟现实、5G和人工智能等新一代信息技术的飞速发展，以及科技和产业革命的新一轮蓄势待发，对现代教育产生了深远影响。新工科具有强化人才培养的新模式、改善传统工科形式的新结构、实现新型综合性工程的新理念以及提升学科专业强化性的新质量。可见，新时代对于人才的需求引起新工科教育的不断变革和创新，新工科人才的培养和业态转型、行业需求发展的趋势需要保持一致。本文就新工科形势下物联网专业通信类课程改革与实践展开探讨。

关键词：新工科；物联网；通信类课程；改革；实践；专业建设

引言

近年来，随着信息技术的迅猛发展，信息通信技术的应用范围越来越广，社会对该类专业人才的能力目标提出了更高的要求，这对高校人才培养目标以及人才培养模式带来了新的挑战。2017年，教育部提出新工科”计划，其目的在于加强我国工科教育，建设工程教育强国。信息通信类专业综合性强，涉及到社会发展和科学技术的各个领域，完全符合“新工科”建设的需要。同时，新工科的发展战略，对信息通信类专业人才的培养模式带来了新的挑战，尤其是对学生的专业工程实践教学更是提出了新的要求。但是由于各种原因，目前专业实践教学还存在一些不足，部分高校的实践教学课程体系还存在一定的问题，因此，进行信息通信类课程实践教学体系的创新改革迫在眉睫。

1工科课程改革的实践背景

进入21世纪之后，信息技术不断革新，通信产业发展与我国持续加快的经济增长互相发挥作用，产生交汇，工程的作用在社会中也发生了重大改变，工程领域的创新及发展在人类社会发展中的重要性日益凸显。在这一背景下，我国提出“中国制造2025”、“互联网+”等创新驱动发展战略。工程学科的教育创新改革由此出现重大机遇，这一机遇不仅仅是学生和专业数量的增加，更多可以引起我们对传统工科教育的整体反思，继而进行改革和创新，增强工科教学对社会发展的适应性。首先需要创设一批面向未来社会发展的工科专业，其次要求对原有的工科专业传统教学模式进行改革创新。为了更好的支撑新经济的发展，各领域尤其是工科相关专业需要培养一批基础能力扎实，实践创新能力卓越，综合素质优秀的科技人才，这对于建设创新型国家具有重大战略意义。在我国的发展历程中，经济与技术的发展受到高等工程教育强有力的推动，但也存在着一些问题，如人才培养滞后于科技发展的脚步，传统的课堂教授模式与新时代工科人才对实践能力的要求不相匹配，缺乏创新性人才，学生工程实践能力不能满足就业市场对技能要求等。因此需要构建以增强实践能力为导向，培养综合素质为基础的“新工科”教学模式。“新工科”背景下的人才培养对工科课程教学提出新的要求，在人才培养过程中需要不断革新工程人才的知识结构。当今科学技术发展日新月异，要满足市场需求，就需要在人才培养中引进行业前沿技术，不断更新专业课程体系，打造满足学科发展的课程教学资源平台，在提升学生学习兴趣的同时，培养学生的专业素质。其次在教学过程中需要引入新的教学方式及教学理念对于提升人才培养效果也具有重要作用。在课堂教学中增加师生互动，探索新的教学模式与评估方法，进而构建出以学习者为中心的教学方式。最后在教学中引进新的教学技术，利用MOOC、翻转课堂、雨课堂的教学手段，结合信息技术与教学实践，充分利用虚拟仿真等技术来改进实验教学进而不断完善“新工科”人才培养模式。

2专业实践教学存在的问题

1. 实践设备落后，实践教学投入不足。由于实验室管理、资金投放等诸多因素的影响，信息通信类的实验设备更新速度很难与专业新技术的发展要求同步。很多高校实验教师的实验和实践教学还采用以往传统的课堂讲授方法，只是通过一些小的案例来穿插实践内容，不具有时效性，有的理论甚至已经淘汰和过时。（2）实践课时不够，实践课程教学体系不完善。练践课时数在一定程度上决定了练习内容的选择和练习目标的实现。目前，实践性课程的内容体系存在诸多不足，不能充分体现信息与通信实践教学的目标和要求。大多数高校重视理论教学，不重视学生的实践课堂和实践教学，不重视学生的实践课时，实践内容与理论内容脱节，实践与理论不能有机结合，学生的实践能力差，不能用所学解决实际问题，不能适应社会的发展。容脱节，实践和理论不能有机地进行整合，学生实践动手能力差，不能用所学知识解决实际问题，不能适应社会的发展。（3）师资结构不合理，缺乏专业实践教学指导教师。全国高校普遍存在重理论轻实践的现象，教师的职称晋升也是唯论文、唯学历，导致高校教师更加注重论文而弱化了教学能力。尽管部分教师存在高学历，论文数量也很多，但缺乏实践动手能力，对专业知识的理解只停留在课本理论上，对专业发展的要求理解不足，知识转化、知识应用和实践操作能力不强，缺乏把课程理论转化为实践的教学策略和技能，实践教学的水平有待提高。

3专业实践教学改革措施

3.1改变教学理念，突破教育壁垒

在人才培养过程中，教师与学生是整个教学活动中的主体。传统教学理念以教师为中心，以教师的“教”来决定学生的“学”，未能很好发挥学生的主观能动性，对于挖掘学生潜能和拓展学生知识能力方面有一定的局限性。这就要求在“新工科”背景下开展通信类课程教学，必须从“以教师为中心”向“以学生为中心”转变。在教学过程中，加强师生互动，引导学生主动探索学习，动手实践，增强学生求知过程的趣味性，激发学习热情，在主动学习的过程中解决问题，从而培养动手能力强的实践创新型人才。

3.2建立更新教学内容的机制，加强课程的综合性和实践性

学院在制定人才培养方案时，应根据信息通信类专业的特点，构建以“应用”为导向的课程和教学内容体系，培养学生的理论、实践和创新为一体的综合素质，以实现适应社会发展和需求的人才培养目标。根据不同课程特点，要注重针对性、实用性，特别要以应用为主线合理规划各类课程的比例，通过不断探索和创新，合理调整好课程体系，达到各学科之间内容相互交叉、渗透和深度融合，使得课程内容更加符合信息通信技术发展的趋势，培养出在新工科背景下更能适应社会发展需求的专业人才。

3.3面向市场需求，提升创新能力

通信类科学技术发展迅速，知识体系更新换代频率往往快于其他学科，高校的专业知识体系难以紧跟前沿技术发展，因此要培养出适合于市场需求的毕业生就显得尤为关键。“新工科”背景下，市场要求工程人才应具有较高的创新能力，从而满足国家战略发展的迫切需求，而且提高工程人才的工程创新能力也是“新工科”的内涵之一。近年来国家鼓励大学生创新创业，并在2015年政府工作报告中提出“大众创业，万众创新”，努力营造整个社会的创新氛围。作为国家未来的建设者，大学生需要紧跟“万众创新”的市场浪潮，在校期间努力提升创新能力。但是当前的人才培养体系，以终结性评价为主，学生们的学习目的单一，创新热情低。除此之外，大部分高校缺乏创新氛围，政策引导和具体措施力度不够、投入不足，对于学生创新能力的培养效果不佳。这就使得在校学习与市场需求脱节，在经过大学的通信类课程学习之后，不能很快投入到实际工程应用中去，更不必谈其创新精神和创新能力培养。因此，通信类课程需要革新教学模式，将教育目标由传统的以知识为导向转向创新实践能力培养，加大过程评价比重，通过课程考核更好地分配“学”与“教”的比重，鼓励学生参加各种创新实践活动，提升实践创新能力。同时，根据市场需求，优化教学环境，有针对性加大对教学软硬件的投入，也是提升培养质量的重要因素。

3.4基于体验实践的实验教学模式

物联网工程专业的快速发展离不开通信、计算机以及电子等相关领域的研究探索，与此同时又有自身的显著特性。因此，在教学过程中，要注重基于体验实践的实验教学模式。可以通过建立“物联网通信综合演示实训中心”，让学生感性体验实验课课程，从而将物联网工程专业的特色与其他计算机、通信类专业进行有效区分；同时利用学校与企业联合共建的物联网通信平台示范基地，让学生提前认识、学习专业内的应用设备，激发学生兴趣。通过引入基于体验实践的优质资源，建设一流的软硬件和教学资源平台，提升对于产业人才的培养能力。针对工科专业的基础课程体系进行整合、优化、重组，对核心课程资源实现网络共享，实现在线授课，建成符合工程认证标准的课程评价体系。

3.5加大实验教学设备投入，改革实验教学模式

由于通信信息类课程都有相应的实验课程，要想提高学生的实践动手能力，实验教学设备的投入就显得至关重要。学院要制定相应的实验教学制度，采取实验中心主任负责制，实验技术人员和专业教师之间要有相互配合的管理制度。同时，要加大实验教学设备的投入，定期更新实验教学设备，保证实验器材和实验项目能够跟上社会的需求和新技术的发展。另外，实验中心要积极深化实验教学改革，探索构建以学生为本，以培养实践能力和创新能力为核心的实验教学新体系，建立先进、高效、开放的实验室管理体制和运行机制，建设结构合理、理论教学与实践教学相结合的高素质实验教学队伍。要始终实施“注重基础、培养个性、全面发展”和“以人为本”的实验教学理念，重视实验教学，不断修订和完善实验教学各项管理制度，使实验中心的实验教学和管理适应新工科发展的需要。同时，加大开放性、设计性实验教学力度和创新性实验，加大实验教科研基金的支持力度，使更多的优秀人才参与这项工作，为创新性人才的成长提供良好的发展平台。由于信息技术更新快的特点，学院在改进基本实验教学设施建设的同时，还要加大引入新技术的力度，建设一两间高端技术的实验室，要顺应信息技术发展的趋势，把先进的技术尽快植入教学中，培养能够适应社会需求的高级信息技术应用型人才，不断提高学生就业能力。

3.6借助翻转课堂，提升教学效果

翻转课堂的教学模式最早由美国两名教师提出，近年来在国内应用也越发广泛，这一教学模式是对传统教学模式的颠覆，学习活动由教师引导，学生自主进行，这种教学模式使学生在接受知识过程中不再处于被动地位。重视学生在学习过程中的主体地位，引导其对知识的应用进行主动思考，不但增强了课堂的趣味性，让学生更易于吸收知识，也丰富了教学活动的开展形式，活跃了课堂氛围。例如大学通信课程教研室对开展翻转课堂教学进行了长期的研究与实践，并获得教学效果的提升。课程组综合当前混合式教学相关理论及国内外翻转课堂的教学案例，结合本校通信类课程教学实践，设计了通信类翻转课堂实施体系，并在电子信息工程的两个班进行实践，取得了较好的教学效果。该教学模式设计主要分为课前，课中和课后三个模块，各自功能分别设计如下：课前模块主要由教师进行，教师需要在该阶段安排教学内容，根据教学中的重难点建立知识库与试题库，针对每个知识点制作微课视频，一般控制在10分钟以内，然后将教学资源发布至线上平台，学生根据需要自行学习，线上完成课前练习，就学习过程中的问题进行线上交流。课中模块是教学活动实施的重点，此环节遵循“以学生为中心”的教学理念，教师就课前学习中学生遇到的普遍问题进行解答，增加小组讨论环节，学生主观能动性得以发挥。与传统教学模式不同，翻转课堂模式下教师理论讲授只占课堂时间的小部分，大部分时间由学生进行小组讨论或师生进行问题探讨。该方法使得师生互动增强，教师对学生的学习情况把握更加清晰，能够有针对性地帮助学生进行知识消化吸收，也可据此给出学生的平时分数，更全面地评价学生。在课后模块中，学生可针对教师在课堂上对问题的解答及讨论，加深对所学内容的理解，还可以反复学习线上资源，练习课后习题对存在疑问的知识点加强学习并对学习效果及时进行验证。教师可以对学生课堂表现及线上学习情况进行针对性指导。教学行为从课上扩展到课下，不仅强了师生交流，也更好地检验了教学效果。

结语

实践证明，在信息通信类课程实践教学体系中，通过整合教学内容，改革教育教学方法，开发教学平台，采取项目式实验、校企联合等方式加强实践教学，可以提高课程教学质量，提高学生的创新意识、思维和能力，最终达到培养新型人才之目的。

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